14 yon - media.xpair.com · c’est une enveloppe de bâtiment, un systémique technique, ......

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Simulations dynamiques et Commissionnement : « nos métiers évoluent »

Benoît Maraval – ADRET

Christian Schwarzberg – BE Vivien

Jean Pascal AGARD - ATMOSPHERES

Stéphane LEMEY - OTCE

Hervé Sébastia – Atlantic Guillot

Bruno GEORGES - ITF

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Sommaire de l’après midi

• Introduction

• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse

• Commissionnement & STD

• Échanges

• Six exemples d’usage, du concret de STD

– Chai Bordelais

– Open space bureaux

– Evaluation Puissance installée 40 logements

– Optimisation salle blanche

– Solutions pour surchauffe Lycée

– Approches transfert d’air et impact vent

• Conclusion

• Échanges

Pause 20 minutes

o Bruno GEORGES

o Benoît MARAVAL

o Jean Pascal AGARD

o Exemples

– Christian Schwarzberg


– B. Maraval + Hervé Sébastia

– Benoît Maraval

– Bruno GEORGES

– Bruno GEORGES

o Bruno GEORGES

o Tout le monde !

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• Introduction



• Échanges

• Six exemples d’usage STD

– Chai Bordelais



– Salle blanche

– Surchauffe Lycée

– Transfert d’air

• Conclusion

• Échanges

o Bruno GEORGES

o Benoît MARAVAL

o Jean Pascal AGARD &

Stéphane LEMEY

o Exemples




– Benoît Maraval

– Bruno GEORGES

– Bruno GEORGES

o Bruno GEORGES

o Tout le monde !

Pause 20 minutes

On en est là ! 5

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Les bureaux d’études ne sont pas en général encore des « usagers courants » de la simulations dynamique, …

En 2014 Pour quels usages notre « couteau Suisse », le tableur,

garde-t-il encore sa pertinence et quand ?

L’objectif de cette Journée technique est sur la base d’avis « d’usagers courants »,

de défricher ce mode de fonctionnement et d’approche de la conception des bâtiments et des systèmes.

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o Reproduire le comportement d’un système en l’ayant construit virtuellement

• Appuyer et conforter des choix techniques

• Optimiser les dimensionnements

• Sécuriser la conception

Outils de simulation

Un système c’est une enveloppe de bâtiment,

un systémique technique, les deux ensembles,

mais aussi bien plus, …

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o Evaluer des systèmes dans des configurations particulières, canicules, grands vents, sur-occupation, …

o Optimiser la conception par « études de sensibilité », en intégrant des phénomènes complexes et transitoires,…

o Concevoir des projets avec des approches, systèmes, techniques non courantes et/ou manquant de retour d’expérience

Outils de simulation 8

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Exemple : Evaluation confort d’été

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Exemple : Evaluation consommations énergétiques

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Exemple : Approche globale Eclairage

• Evaluer l’accès à la lumière naturelle

– Optimiser les quantités de surfaces vitrées

– Satisfaire le confort visuel et d’usage des occupants

• Optimiser les protections solaires

– Réduire les risques de surchauffe

– Limiter l’éblouissement, hiver comme été

• Optimiser contrôle éclairage naturel et artificiel

– Adapter la puissance d’éclairage à installer

– Réduire la consommation électrique globale

– Adapter les systèmes CVC à la demande réelle

• Evaluer finement les consommations énergétiques

– Simulation de l’éclairage artificiel proche du réel

– Intégrer les données d’éclairage aux modèles énergie

– Tendre vers des bâtiments confortables et performants

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Exemple : Evaluation impact vent, ventilation naturelle

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Exemple : Réseau de chaleur solaire avec stockage intersaisonnier

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Approcher la « bonne » performance

District

Heating

Solar

Energy

Electricity

· Biomass

· Plant recovery

Low CO2

· Natural gaz

· Fuel

High CO2

· Nuclear (*)

· Hydraulic

· Wind

Low CO2

· Natural gaz

· Fuel

· Coal

High CO2

(*) Nuclear energy

The people safety and the nuclear waste treatment, remains a real environmental problem

· CO2 Free

· Low Grey E

· Low Exhaustion

Main heat

Production

Seule une approche dynamique permet d’évaluer en même temps tous ces critères et de réaliser les arbitrages de décision

Exemple : Approche globale bilan carbone, énergie grise, Énergie, d’un système complexe

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Etape 1 : Analyser o Quelle est la question ? o Quelle est mon domaine d’étude?

Etape 2 : Comprendre o Quelles sont les phénomènes physiques mis en jeu?

Etape 3 : Représenter/modéliser o Quels modèles physiques, mathématiques, empiriques? o Domaine de calcul, entrées, sorties, paramètres…

Etape 4 : Simuler o Utilisation des outils de calcul pour obtenir des résultats o Réaliser les études de sensibilité

Etape 5 : Interpréter o Cohérence des résultats, quelles conclusions? o « Durcir » les résultats (ratios, recoupements, mesures, relevés, …)

Etape 6 : Synthétiser o Partager les résultats o Faire de la simulation un outil de conception

Méthodologie étude en simulation dynamique 15

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Expertise humaine

Question1 Question2 … Question n

La réalité complexe

Quelles représentations permettront de répondre à ces questions?

Compétences thermodynamiques Expériences de BE Compétences d’outil Ordres de grandeurs macro

Pour analyser et comprendre un problème, des pré requis théoriques sont nécessaires

Analyser/comprendre : des étapes cruciales 16

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Les outils

Il n’existe pas de logiciel « franchement défaillant »

S’il y a problème, défaut d’évaluation,

c’est la plupart du temps un problème d’utilisateurs

Erreurs fréquentes : o Ne pas connaitre les limites du logiciel

o « Bidouiller » les données pour obtenir un résultat conforme RT

o Ne pas comprendre les concepts utilisés

o Faire trop compliqué et\ou trop détaillé

o Tenter une seule modélisation pour régler différents problèmes

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Passer à l’acte, …

• De bonnes bases physiques pour « encadrer » o Au moins une compétences interne sur ce sujet

o Se maintenir en veille sur le plan théorique

o Garder du BON SENS

o Remettre en cause, aussi, ses « vieilles habitudes »

• Une méthode de « petits pas » o Commencer avec une formation Simulation et non Outil

o Intégrer des outils simples type Pléiade Comfy ou équivalent

o Et puis, plus tard, si affinité, utiliser du plus puissant et de fait plus complexe, Energy+, TRNSYS, …

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Passer à l’acte, … • Toujours se poser la question de ce que l’on

recherche o Il ne s’agit pas de simuler ou reproduire la réalité mais de

trouver une image de son problème à résoudre o Exemple : Pertinent de « modéliser » une PAC par une

« matrice de COP » plutôt que de tenter de trouver le vrai modèle pour cette PAC là !

• La plupart du temps il est plus rapide et surtout

BIEN PLUS FIABLE de réaliser une simulation par problème o Une pour le confort d’été, limitée à quelques zones que

l’on détermine « au bon sens » et/ou de manière statique o Une pour l’énergétique qui donne une vision globale et

exhaustive du bâti et des systèmes

Les études de sensibilité ne sont pas les mêmes, les attendus non plus

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• Poser de manière TRES CLAIRE les données de base et les rendre « contractuelles » : Faire valider AVANT de réaliser le montage du modèle : o à l’interne par l’architecte et l’économiste

o à l’externe par le Maître d’Ouvrage

• Ne pas abandonner le tableur pour autant : o Peut être très utile pour préparer les données

o Est toujours bien plus rapide, plus pertinent et plus « sexy » pour la présentation des résultats

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Prendre les dispositions suffisantes pour que la simulation dynamique devienne réellement un outil de conception

o Légitimer le réalisateur de la simulation auprès des autres concepteurs, internes et externes.

o Planifier son intervention pour qu’elle s’inscrive dans le processus de conception. L’acteur ne doit pas s’identifier comme un « vérificateur que tout va bien et que le doigt mouillé une fois de plus ça marche » : RENDU MILIEU D’APS

o Lui donner délégation suffisante pour que les résultats des simulations soient bien intégrés, contractuellement en conception et qu’il en assume la responsabilité.

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Prendre les dispositions suffisantes pour que la simulation dynamique devienne réellement un outil de conception

TRANSMETTRE les résultats à l’interne et/ou à l’externe

de manière formelle pédagogique

devant les décideurs

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o Mesurer et suivre la réalisation, la mise en service et la performance réelle

o Le suivi scrupuleux doit permettre

De « re-boucler » le modèle

De « durcir » les hypothèses

De valider les résultats

De conforter les méthodes

D’affiner les raisonnements

De donner à toute l’équipe une réelle expérience terrain

Et souvent, …. de simplifier

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On en est là !

• Introduction



• Échanges


– Chai Bordelais



– Salle blanche



• Conclusion

• Échanges

o Bruno GEORGES

o Benoît MARAVAL


Stéphane LEMEY

o Exemples




– Benoît Maraval

– Bruno GEORGES

– Bruno GEORGES

o Bruno GEORGES

o Tout le monde !

Pause 20 minutes

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CONCEVOIR AVEC LA STD, TYPOLOGIES D’ANALYSE BENOIT MARAVAL BE ADRET (LA SEYNE/MER 83 )

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Caractérisation des conditions de confort d’été :

Les critères classiques (certification HQE, notamment) :

dépassement de température seuil

--- apports solaires (jaune) --- apports internes (vert clair) --- température intérieure (rouge) --- température extérieure (noir) --- gain de ventilation (rose)

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Les critères classiques (certification HQE, notamment) :

dépassement de température seuil

Zones T° Max

°C

Dépassement du

seuil (heures)

Température extérieure 30.8 -

R+2 Ouest 32,1 230

R+3 Ouest 32,5 231

R+4 Ouest 32,3 231

R+5 Ouest 32,0 228

R+1 Ouest 29,4 59

Bureau directeur 30,3 67

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Une approche complémentaire: diagramme de Givoni

Intégration de la vitesse d’air et de l’humidité

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0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

15 20 25 30 35 40

HU

MID

ITE

SP

EC

IFIQ

UE

(kg

hu

mid

ité

/ k

g a

ir s

ec

)

TEMPERATURE DE L'AIR (°C)

• •

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Une approche complémentaire: diagramme de Givoni

Intégration de la vitesse d’air et de l’humidité

Zones

Température

maximale en

occupation

(°C)

Dépassement

du seuil

(heures)

Heures hors zone de

confort avec le

brasseur d’air

(heures)

Température extérieure 30.8 -

Salle informatique 30,5 356 17

Bureau 1p R+4 n° 4 30,1 336 7

Bureau 2p R+5 n° 45 30,3 359 17

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Optimisation de l’enveloppe en vue de la minimisation des besoins

Etude paramétriques au stade esquisse / APS intégrant les

besoins de chaud, de froid et d’éclairage

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Aide au choix de systèmes techniques

SCENARIO 1 : Poutres froides Batterie

chaude air neuf

Batterie chaude poutre

Batterie froide air

neuf

Batterie froide poutre

Ventil. soufflage

Ventil. reprise

Besoins kWh/an 811.1 1497.9 876.6 250.9 200.6 200.6

CHAUD FROID VENTILATION Conso finale kWhEp/an

2968.8 1267.6 1035.1

Conso finale kWhEp/an 5271.5

Comparaison des consommations totales (chaud, froid, auxiliaires) entre

un système ventilo-convecteur et une poutre froide

SCENARIO 2 : UTA, CTA n’alimentant que des UTA (Ts=26 °C en été)

Batterie chaude air

neuf

Batterie chaude

UTA

Batterie froide air

neuf

Batterie froide UTA

Ventil. soufflage

Ventil. UTA

Ventil. reprise

Besoins kWh/an 477.4 1221.1 73.0 860.3 80.6 55.5 80.6

CHAUD FROID VENTILATION Conso finale kWhEp/an

2183.8 1049.2 559.1

Conso finale kWhEp/an 3792.2

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Optimisation des systèmes techniques

Objectif: minimiser les consommations : études paramétriques,

analyse des simultanéités de besoins chaud froid sur une salle

blanche, opportunité de récupération de chaleur

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20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

140 000

160 000

chaud électricité chaud réseau chaud total froid + déshu humidification

Besoins par poste en kWh/an

base

T° consigne 22

Optimisation des systèmes techniques

Objectif: minimiser les consommations : études paramétriques,

analyse des simultanéités de besoins chaud froid sur une salle

blanche, opportunité de récupération de chaleur

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Calcul des consommations énergétiques

engagement sur les performances énergétiques (CREM, CPE, …)

10%

16%

0%

49%

10%

15%

Répartition des besoins de la zone laboratoires

besoins chaud CTA hiver

besoins chaud CTA été

besoins de chaud terminaux

besoins de froid etdéshumidification

besoins d'électricité pourl'humidification

besoins d'électricité pour lesauxiliaires de ventilation

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Aide au dimensionnement optimisé

réalisation de monotones de puissances, interprétation et choix

d’un système de production adapté

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On en est là !

• Introduction



• Échanges


– Chai Bordelais



– Salle blanche



• Conclusion

• Échanges

o Bruno GEORGES

o Benoît MARAVAL

o Jean Pascal AGARD

o Exemples




– Benoît Maraval

– Bruno GEORGES

– Bruno GEORGES

o Bruno GEORGES

o Tout le monde !

Pause 20 minutes

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Le commissionnement : de la programmation à l’exploitation JEAN PASCAL AGARD BE ATMOSPHERE (TOULOUSE)

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Le constat actuel

Des réalisations qui ne donnent pas les résultats attendus !

Une confusion fréquente entre performance énergétique théorique et la réalité …

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Où va-t-on ?

Des performances énergétiques

de plus en plus élevées

induisent des solutions techniques

de plus en plus complexes

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La solution qui s’impose

Nécessité d’une nouvelle approche de suivi de projet, à travers une mission participant à maîtriser cette complexité :

le Commissioning

Ou

Commissionnement !

NB : Besoin de créer un cadre garantissant le résultat (GPEI-GRE)

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Le commissionnement : définition

Ensemble de tâches planifiées permettant de s’assurer que tous les systèmes du bâtiment sont conçus, installés, testés fonctionnellement et qu’ils peuvent être exploités et maintenus dans des conditions optimales, conformément aux besoins opérationnels du maître d’ouvrage.

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14

Déroulement classique d’une opération

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°

TRAVAUX

Garantie de Parfait Achèvement : 1 an

Garantie de bon fonctionnement des installations : 2 ans

OCCUPATION

Ce que l’on voit le plus souvent

EXPLOITATION - MAINTENANCERECEPT°

TRAVAUX

PV

Réc

epti

on

Co

ntr

at e

xplo

itat

ion

Que se passe t'il ?

…… ou parfois …….

Ob

ject

if p

erf

orm

ance

s 45

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14

Interventions à chaque phase de l’opération

• Phase programmation

• Phase conception de l’opération (APS, APD, PRO)

• Phase conception de l’opération (PRO-DCE)

• Phase assistance au contrôle des marchés de travaux – ACT

ETUDES

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PROG.

TECH.

CONCEPT°

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14

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°

Des spécifications techniques précises

Une analyse fonctionnelle détaillée

Des installations mesurables

PUIS

+

Analyse fonctionnelle bien

définie (ça roule, ça tourne)

mais spécifications

techniques à priori mal

définies…

Bonnes spécifications

techniques mais analyse

fonctionnelle

hasardeuse au vu de la

valeur d’usage sinon

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Phase réalisation des installations techniques – DET / AOR

Mise au point : vérifier que les équipements installés peuvent être mis en marche

• Mise au point statique

• Mise au point dynamique

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°

TRAVAUX MAP

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14

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°

TRAVAUX MAP

Objet de la réception de

l’ouvrage

Objectif du commissionnement (satisfaire aux conditions d’utilisation effective de

l’ouvrage)

Objet de la qualification des installations (QI)

(tout est correctement mis en œuvre)

Objet de la qualification opérationnelle (QO) (les paramètres de

fonctionnement respectent les valeurs contractuelles)

Mise au point Mise en service

Mise au point statique Mise au point dynamique

ET

ET

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Phase réception des installations techniques

• Réception travaux

• Réception fonctionnelle – Test de perméabilité à l’air

– Thermographie infra-rouge (selon période) pour la qualité de pose de l’isolant,

– Visite technique de l’installation réceptionnée,

– Contrôle de la présence de tous les équipements,

– Vérification si possible du fonctionnement des installations,

– Vérification par sondage de la conformité des réglages avec les informations des études d’exécution (ex : nombre de tours réglés sur organe d’équilibrage)

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°

TRAVAUX MAPRECEPTIONS

TRAVAUX ET

FONCTIONNELLE

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14

Phase mises en service des installations techniques

• Parachèvement des réglages

• Mise en main des installations auprès des utilisateurs

• Instructions pour la maintenance

• Remise des dossiers techniques DOE, DIUO, DUEM

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°


TRAVAUX ET

FONCTIONNELLE

REUNION

PASSATION

INSTALLAT°

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Phase suivi d’exploitation des installations techniques

• Accompagnement durant 1 à 3 ans

• Analyse à distance

• Visites de contrôle trimestrielle de fonctionnement sur site

• Rapports trimestriels avec justification des écarts et propositions d’optimisations résiduelles

• Etablissement d’un marché de services pour mise en place d’un contrat d’exploitation

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°


TRAVAUX ET

FONCTIONNELLE

REUNION

PASSATION

INSTALLAT°

SUIVI D'EXPLOITATION

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Déroulement idéal d’une opération

ETUDES

TH. REG.

PROG.

TECH.

CONCEPT°

TRAVAUX

GPA : 1 an P

V R

écep

tio

n

Co

ntr

at e

xplo

itat

ion

Ob

ject

if p

erf

orm

ance

s

MAP

GBF : 2 ans

Réu

nio

n d

e p

assa

tio

n d

es

inst

alla

tio

ns

RECEPTIONS

TRAVAUX ET

FONCTIONNELLE

ENTRETIEN

MAINTENANCE PAR

SOCIETE

D'EXPLOITATION

(OU

INSTALLATEUR)

ENTRETIEN/CONDUITE

PAR L'INSTALLATEUR

SUIVI DE RESULTATS

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On en est là !

Échanges

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On en est là !

• Introduction



• Échanges

• Six exemples d’usage STD – Chai Bordelais



– Salle blanche



• Conclusion

• Échanges

o Bruno GEORGES

o Benoît MARAVAL


Stéphane LEMEY

o Exemples




– Benoît Maraval

– Bruno GEORGES

– Bruno GEORGES

o Bruno GEORGES

o Tout le monde !

Pause 20 minutes

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